Lợi ích việc phân nhỏ liều lượng là ñể tăng khả năng phục hồi cho tế bào lành, và tăng khả năng tiêu diệt tế bào ung thư do sự thay ñổi về oxy, sự tái phân bố tế bào. Cơ sở phân liều theo thời gian thể hiện ở khái niện 4 tái tạo của sinh học phóng xạ: sự tái tạo oxy, sự tái tạo quần thể, sự hồi phục, sự tái sinh sôi.
Sự tái tạo oxy trong khối u ác tính là một thơng số rất quan trọng để đảm bảo
có được độ nhạy phóng xạ cao. ðối với những bức xạ có LET thấp (như photon và electron), các tế bào ñược tưới oxy chỉ cần một liều lượng phóng xạ bằng 1/3 của liều chiếu trên loại thiếu oxy mà vẫn ñạt cùng một kết quả như nhau. Những khối u có các tế bào thiếu oxy và xa động mạch thuộc loại kháng tia. Những tế bào im
lặng này có thể chiếm đến 15% tổng số các tế bào. Với kỹ thuật chia nhỏ liều, các tế bào im lặng khi ñược cung cấp thêm oxy sẽ làm cho chúng nhạy xạ hơn. ðó là những tế bào được cung cấp ñầy ñủ oxy khi bị chết ñã ñể lại lượng máu cho các tế bào thiếu oxy trước đó. Bằng cách này, duy trì quần thể tế bào được cung cấp tốt oxy.
Sự tái tạo phân bố chu kỳ tế bào có thể là một yếu tố quan trọng cho tính “tự
nhạy cảm tia xạ”. Vì sự nhạy cảm tia xạ của các tế bào là khác nhau ngay trong một chu trình phát triển. Việc chia nhỏ liều lượng ñảm bảo rằng tất cả các tế bào sẽ ở trong pha nhạy cảm ít nhất cùng thời gian với một hoặc hai lần chiếu xạ.
Sự hồi phục, một ñiều quan trọng là phải có đủ thời gian để cho các tế bào
lành hồi phục do tổn thương tia xạ. Người ta ñã cho thấy rằng cần ít nhất 6 giờ giữa hai lần chiếu ñể các tế bào lành bị chiếu xạ kịp hồi phục. Dựa vào các kết quả thu ñược của chế độ phân liều, người ta thấy rằng thậm trí cần khoảng thời gian lâu hơn nữa ñối với tủy sống ñể tránh viêm do tia xạ. Sự hồi phục có một ý nghĩa đặc biệt đối với việc xạ trị áp sát sử dụng những máy với suất liều khác nhau.
Sự tái sinh sôi hay sự tái tạo quần thể của tế bào là một trong những thông số
quan trọng ñối với kết quả ñiều trị và quan trọng ñối với cả sự ñáp ứng sớm của các tế bào lành cũng như của các tế bào u. ðối với sự ñáp ứng của tế bào lành như da chẳng hạn, tốc ñộ phân chia tế bào sẽ bắt ñầu tăng lên sau khoảng thời gian nào đó từ khi bắt đầu ñiều trị, vì vậy yêu cầu liều lượng ngày càng tăng lên ñể cho cùng một hiệu ứng sinh học. ðiều này làm cho nó có lợi thế trong việc kéo dài thời gian điều trị, bởi vì tốc độ hồi phục trở nên nhanh hơn theo thời gian. Sự kéo dài thời gian điều trị tia xạ do đó có lợi cho sự hồi phục của các mơ lành, cho các tế bào đáp ứng sớm, nhưng khơng có lợi cho các tế bào đáp ứng muộn. ðiều này sẽ gây ra khó xử và phương pháp điều trị tốt nhất cịn tùy thuộc vào mức ñộ tương ñối của sự hồi phục của các tế bào lành cũng như tránh ñược sự tăng sinh của tế bào u. Vấn ñề ở ñây là cần phải cân nhắc một cách thận trọng về loại khối u.